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环境科学研究 2021年第5期34卷 1148-1156页

作者：李敏赵锐杨天学马素德西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都611756 中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室北京100012 西华大学材料科学与工程学院四川成都610039

垃圾渗滤液含有大量复杂且有害成分,在其收集和输运过程中极易引起管道系统的腐蚀和结垢.HDPE管材已广泛应用于填埋场设计,以其作为研究对象,制备成HDPE样片分别浸置于幼龄期渗滤液(1#渗滤液)和老龄期渗滤液(2#渗滤液)中,研究结垢特点.... 详细信息

垃圾渗滤液含有大量复杂且有害成分,在其收集和输运过程中极易引起管道系统的腐蚀和结垢.HDPE管材已广泛应用于填埋场设计,以其作为研究对象,制备成HDPE样片分别浸置于幼龄期渗滤液(1#渗滤液)和老龄期渗滤液(2#渗滤液)中,研究结垢特点.通过监测渗滤液中ρ(Ca^(2+))、ρ(Mg^(2+))、ρ(Cl-)、ORP(氧化还原电位)、pH等水质参数指标的变化,结合HDPE样片的SEM分析及其质量变化,推断了引起管道结垢的主要原因.结果表明:①渗滤液中ρ(Ca^(2+))、ρ(Mg^(2+))随试验周期推进显著下降,且ρ(Ca^(2+))降低较快,试验50 d内1#渗滤液ρ(Ca^(2+))降低了85%,2#渗滤液降低了75%.②HDPE样片对渗滤液的水质产生了一定的介入影响,试验初期对ρ(Ca^(2+))、ρ(Cl-)及ORP影响较大,中后期则对pH影响显著.③1#渗滤液和2#渗滤液中HDPE样片结垢量分别为1.10和0.682 mg/cm^(2),管材在1#渗滤液中结垢更严重.④渗滤液中ρ(Ca^(2+))和ρ(Mg^(2+))与结垢量均呈显著负相关(P<0.05),其中ρ(Ca^(2+))是引起结垢的关键因素(P<0.01);温度、pH和ORP与结垢量均呈正相关,ρ(Cl-)与结垢量呈负相关.⑤通过材料表面形貌表征,试验初期主要是规则的结晶垢,试验后期则为多孔隙沉积垢.研究显示,1#渗滤液对管材结垢影响更明显,Mg^(2+)、Ca^(2+)沉淀是管材结垢的主导因素,控制二者浓度是减缓管材结垢的关键.

关键词：渗滤液管材 HDPE 结垢填埋

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生物滤池去除恶臭气体工艺填料优选研究

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环境科学研究 2021年第8期34卷 1876-1885页

作者：于承泽李鸣晓孟繁华郝艳刘东明侯佳奇中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室北京100012 青岛农业大学资源与环境学院青岛市农村环境工程研究中心山东青岛266109

生物滤池是生活垃圾处理厂处理恶臭气体的主要方式,影响生物滤池性能好坏的重要因素之一就是填料的种类.选用生活垃圾发酵后的堆肥产品作为生物滤池除臭填料,可在一定程度上实现资源循环利用.针对生活垃圾厂产生的甲苯、甲硫醇、氨气、... 详细信息

生物滤池是生活垃圾处理厂处理恶臭气体的主要方式,影响生物滤池性能好坏的重要因素之一就是填料的种类.选用生活垃圾发酵后的堆肥产品作为生物滤池除臭填料,可在一定程度上实现资源循环利用.针对生活垃圾厂产生的甲苯、甲硫醇、氨气、硫化氢4种恶臭气体,通过柱试验模拟,采用二次发酵7 d、20 d及成品肥3种不同腐熟阶段的垃圾发酵产物作为生物滤池填料,考察其对恶臭气体的去除效果和除臭前后其理化性质的变化,并对成品肥填料微生物群落演替进行研究.结果表明:不同填料对氨气、硫化氢、甲苯、甲硫醇的平均去除率均在95%以上,成品堆肥填料对恶臭气体的去除率及其微生物种类丰度均最高.运行前期和后期成品肥细菌群落的同源系数较大,已形成以丝状菌属(Kineothrix)、芽孢杆菌属(Bacillus)、魏斯氏属(Weissella)等具有除臭功能的菌属为优势物种的稳定微生物群落.综上,比较不同填料的恶臭气体去除率、理化性质、微生物群落变化发现,成品肥填料对恶臭气体处理效果最好、理化性质稳定,并含有除臭功能微生物,可优选为生活垃圾处理厂除臭生物滤池填料.

关键词：生物滤池恶臭气体填料堆肥微生物群落

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基于BP神经网络的白洋淀水环境承载力研究

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中国农村水利水电 2021年第7期 61-66,71页

作者：杨延梅向维苏靖陈文婷傅雪梅虞敏达孙源媛郑明霞重庆交通大学河海学院重庆400074 中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室北京100012 中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京100083

为揭示流域社会经济、资源与生态对水环境承载力的影响程度,以白洋淀流域为研究对象,基于频次分析与主成分分析构建白洋淀流域水环境承载力评级指标体系,筛选出研究区水环境承载力指标12个。同时首次结合控制图及流域发展规划方法确定... 详细信息

为揭示流域社会经济、资源与生态对水环境承载力的影响程度,以白洋淀流域为研究对象,基于频次分析与主成分分析构建白洋淀流域水环境承载力评级指标体系,筛选出研究区水环境承载力指标12个。同时首次结合控制图及流域发展规划方法确定各项指标的阈值区间,建立白洋淀水环境承载力BP神经网络模型。结果表明,研究区2012、2013与2015年处于较弱承载状态,而2014、2016与2017年处于中等承载状态。评价结果与白洋淀流域实际发展趋势吻合,同时也表明未来人均GDP、地下水开采等将会给白洋淀流域水环境承载带来较大的压力。研究表明,结合控制图及流域发展规划方法可更精准地确定水环境承载力指标体系分级标准,同时基于BP神经网络模型可以准确有效地进行流域水环境承载力评价,可为流域的水环境与经济协调发展提供借鉴。

关键词：白洋淀流域水环境承载力指标阈值 BP神经网络

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土壤微生物群落结构对生活源和工业源再生水灌溉的差异化响应

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环境科学 2020年第9期41卷 4253-4261页

作者：王燕程东会檀文炳余红席北斗姜永海党秋玲长安大学水利与环境学院西安710054 中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安710054 中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室北京100012

为研究不同来源再生水灌溉对土壤微生物群落结构的影响,以地下水灌溉土壤为对照,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对长期利用生活源和工业源再生水灌溉的土壤微生物群落结构进行分析,进一步探究土壤环境因子及其相互作用对微生物群落... 详细信息

为研究不同来源再生水灌溉对土壤微生物群落结构的影响,以地下水灌溉土壤为对照,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对长期利用生活源和工业源再生水灌溉的土壤微生物群落结构进行分析,进一步探究土壤环境因子及其相互作用对微生物群落结构的影响.结果表明,与地下水灌溉相比,长期生活源再生水灌溉可显著提高土壤中TOC、DOC、Eh、NH+4^-N和TP的含量,长期工业源再生水灌溉导致Cd、Cr、Cu、Pb和Zn在表层土壤大量累积.再生水灌溉显著增加了土壤中Acidobacteria和Planctomycetes的相对丰度,降低了Firmicutes和Tectomicrobia的相对丰度,且不同来源再生水对土壤中功能微生物的影响不同,生活源再生水灌溉可显著增加Chloroflexi和Nitrospirae的相对丰度,而工业源再生水灌溉对Actinobacteria具有显著的抑制作用.db-RDA分析结果表明,生活源再生水灌溉土壤菌群主要受TN、TP、DOC和Eh影响(P<0.05),工业源再生水灌溉土壤菌群主要受重金属影响(P<0.05).长期再生水灌溉可改变土壤环境因子间的相互作用,进而影响微生物群落结构,生活源再生水灌溉土壤中微生物主要受DOC、TN和TP等营养物质含量的增加和氧化还原条件的改变控制,工业源再生水灌溉土壤中微生物与重金属的积累显著相关.

关键词：再生水灌溉生活源工业源微生物群落环境因子

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河岸带地下水溶解性有机物输入对As迁移转化的影响

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环境科学研究 2020年第2期33卷 411-420页

作者：黄俊霖苏婧郑明霞孙源媛刘昶傅雪梅郝鑫席北斗中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室北京100012 广东工业大学环境科学与工程学院广东广州510006

为了研究河岸带地下水DOM(dissolved organic matter,溶解性有机物)对As迁移转化的影响,选取了安徽省宿州市杨庄乡的奎河断面作为研究对象,通过三维荧光光谱技术、区域积分法、矿物Eh-pH稳定性图解,分析河岸带地下水荧光组分、As形态及... 详细信息

为了研究河岸带地下水DOM(dissolved organic matter,溶解性有机物)对As迁移转化的影响,选取了安徽省宿州市杨庄乡的奎河断面作为研究对象,通过三维荧光光谱技术、区域积分法、矿物Eh-pH稳定性图解,分析河岸带地下水荧光组分、As形态及其质量浓度在洪水前、后的变化特征,并探讨水文地质条件、ρ(FeT)(FeT表示总铁)、荧光有机物含量及其活性官能团对含As矿物溶解性和迁移性的影响.结果表明:①与洪水前相比,洪水后河岸带地下水ρ(DOC)升高,促进了微生物新陈代谢活动,导致潜水层出现明显的类酪氨酸、类色氨酸以及可溶性微生物降解产物荧光峰,弱承压层的类酪氨酸、类富里酸和类胡敏酸荧光强度也显著增加,各荧光物质含量Φi,n均表现为潜水层>弱承压层.②洪水后,潜水层与弱承压层呈现还原环境,导致As以电中性的亚砷酸盐形式存在,且河水入渗并未直接对各含水层贡献ρ(AsT)(AsT表示总砷),地下水ρ(AsT)升高可能主要受ρ(FeT)与荧光物质含量(Φi,n)升高的影响.③在空间上,由于弱承压层ρ(FeT)>潜水层ρ(FeT),铁氧化物通过桥接亚砷酸盐与荧光物质来增强As的迁移性和溶解性,导致洪水后弱承压层ρ(AsT)平均值接近于潜水层.④河岸带地下水ρ(AsT)升高途径主要是类蛋白和类腐殖质的羟基、羧基、氨基等官能团与亚砷酸盐形成DOM-As二元络合物,或铁离子充当DOM活性官能团与亚砷酸盐的"桥梁",以共价键或氧桥形式形成多元络合物DOM-Fe-As、DOM-Fe-O-As.研究显示,由河水-地下水交互作用对含水层输入DOM导致的As溶解现象应纳入预防河岸带地下水As污染的前提考虑因素.

关键词：河岸带地下水洪水三维荧光溶解性有机物(DOM) 架桥机制 DOM-As(Ⅲ)络合物

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奎河河水入渗对河岸带地下水氨氮和硝酸盐氮浓度的影响

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环境科学研究 2020年第2期33卷 421-430页

作者：黄俊霖郑明霞苏婧孙源媛席北斗广东工业大学环境科学与工程学院广东广州510006 中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室北京100012

为研究不同水文期河水与河岸带地下水的水量补给关系,以及河水中的氮污染物对河岸带近岸地下水水质的影响,选取了安徽省宿州市杨庄乡的奎河断面作为研究对象,基于氢氧同位素示踪技术、末端元混合模型、Pearson相关性分析和多元线性回归... 详细信息

为研究不同水文期河水与河岸带地下水的水量补给关系,以及河水中的氮污染物对河岸带近岸地下水水质的影响,选取了安徽省宿州市杨庄乡的奎河断面作为研究对象,基于氢氧同位素示踪技术、末端元混合模型、Pearson相关性分析和多元线性回归方法,分析河水、上游潜水等补给源对近岸含水层的ρ(NH^+4-N)和ρ(NO^-3-N)的影响,并构建河岸带地下水氮浓度预测模型.结果表明:①平水期至丰水期期间河水与地下水的补给来源主要为大气降水,河水始终补给河岸带地下水,其中,河水对潜水层及弱承压层的补给率分别为10.87%~49.74%和0~19.78%.②空间分布上,ρ(NH^+4-N)和ρ(NO^-3-N)均表现为河水>近岸潜水>近岸弱承压水,且在地下水中均呈现由河流向两岸递减的关系.③近岸潜水层与弱承压层的ρ(NH^+4-N)均随着河水和上游潜水ρ(NH^+4-N)贡献量的增加而升高,近岸潜水层的ρ(NO^-3-N)随着河水和上游潜水ρ(NH^+4-N)贡献量的增加而升高.④相比于ρ(NO^-3-N),多元线性回归模型更能准确地预测近岸潜水层与弱承压层ρ(NH^+4-N)在ORP、ρ(DO)、河水ρ(NH^+4-N)贡献量,以及上游潜水ρ(NH^+4-N)和ρ(NO^-3-N)贡献量综合影响下的变化趋势.研究显示,河水与上游潜水的线性混合是造成河岸带地下水氮污染的重要途径,河流氮污染防治措施将为河岸带地下水水质提供重要保障.

关键词：氢氧同位素河水补给量河岸带地下水氨氮硝酸盐氮

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生物炭和堆肥产品施用对水稻体系中汞生物有效性的影响

生物炭和堆肥产品施用对水稻体系中汞生物有效性的影响

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中国环境科学学会2021年科学技术年会

作者：余红檀文炳中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室

我国是水稻生产和消费大国,但近年来在受汞(Hg)污染严重的区域中检测的Hg浓度严重超标,给粮食安全带来极大的威胁。生物炭和堆肥产品是良好的土壤改良剂,不仅可以增加土壤肥力,还可以固定重金属,减少对植物的毒害。本文通过水稻盆栽实... 详细信息

我国是水稻生产和消费大国,但近年来在受汞(Hg)污染严重的区域中检测的Hg浓度严重超标,给粮食安全带来极大的威胁。生物炭和堆肥产品是良好的土壤改良剂,不仅可以增加土壤肥力,还可以固定重金属,减少对植物的毒害。本文通过水稻盆栽实验探究生物炭、堆肥产品以及二者协同作用下对土壤理化性质以及水稻体系中汞生物有效性的影响。结果显示,水稻植株中Hg浓度和土壤中生物有效性Hg含量显著正相关,和有机碳含量显著负相关。生物炭和堆肥产品的联合修复显著增加土壤的营养元素,土壤中生物有效性Hg含量降低幅度最大,为61.8%,比单独施用生物炭和堆肥产品的效果更好。

关键词：汞水稻生物有效性生物炭堆肥产品

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改性吸附材料处理水体中砷的研究进展

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水处理技术 2020年第10期46卷 6-11页

作者：许江城康得军杨天学龚天成赵颖中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染过程模拟与控制重点实验室北京100012 福州大学土木工程学院福建福州350116

对炭系、铁系和无机类等4类改性吸附材料除砷方法的研究进展进行了归纳总结。其中,碳系材料性质稳定,由于材料表面性质使得对砷吸附效果不佳;铁系材料对砷有较好亲和力,但由于颗粒小易团聚使得实际应用受限;无机类材料物理性质稳定,但... 详细信息

对炭系、铁系和无机类等4类改性吸附材料除砷方法的研究进展进行了归纳总结。其中,碳系材料性质稳定,由于材料表面性质使得对砷吸附效果不佳;铁系材料对砷有较好亲和力,但由于颗粒小易团聚使得实际应用受限;无机类材料物理性质稳定,但砷吸附容量较小;废弃物类自身材料特性处理适用条件较广泛,但材料存在一些杂质或浸出液毒性。针对不同材料特点介绍材料吸附砷特性及根据材料性能的改性思路,总结材料除砷性能和特点。

关键词：吸附材料改性负载除砷

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京津冀典型区域地下水污染风险评价方法研究

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环境科学研究 2020年第6期33卷 1315-1321页

作者：李翔汪洋鹿豪杰洪慧肖超李娟席北斗中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室北京100012 生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心北京100012

地下水污染风险评价是开展京津冀地区地下水污染防控工作的基础,对于保障京津冀地下水环境安全至关重要.为了有针对性地开展京津冀地区地下水污染防控工作,以京津冀地区内某典型区域为研究区,提出了一种基于HYDRUS-2D软件的地下水污染... 详细信息

地下水污染风险评价是开展京津冀地区地下水污染防控工作的基础,对于保障京津冀地下水环境安全至关重要.为了有针对性地开展京津冀地区地下水污染防控工作,以京津冀地区内某典型区域为研究区,提出了一种基于HYDRUS-2D软件的地下水污染风险评价方法,并以研究区内特征污染物硝酸盐为对象进行地下水污染风险评价.结果表明:①研究区内地下水污染荷载主要受垃圾填埋场分布影响,其次为工业源和农业面源;②包气带结构类型不变的情况下,污染源荷载的变化只会导致进入含水层中的污染物浓度不同,不会改变包气带硝酸盐折减系数;③污染源类型、包气带介质岩性及厚度是造成研究区内地下水硝酸盐污染风险评价存在差异的主要原因.研究显示,采用基于HYDRUS-2D软件的地下水污染风险评价方法,能够有效地降低地下水污染评价过程中的主观性,对于确定京津冀地区地下水污染重点防控区域,提高地下水环境管理水平具有重要的参考价值.

关键词：京津冀地区地下水污染风险评价过程模拟

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河道硬化对傍河地下水源补给结构及范围的影响

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环境科学研究 2020年第12期33卷 2820-2828页

作者：刘昶郑明霞孙源媛苏婧傅雪梅丁鸿羽席北斗南昌大学资源环境与化工学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室江西南昌330031 中国环境科学研究院国家环境保护地下水污染模拟与控制重点实验室北京100012

为研究傍河地下水的水均衡状况,以及傍河水源井群补给范围受河道硬化的影响,选取张家口盆地的Y傍河地下水源地为研究对象.采用数值模拟法建立研究区地下水数值模型,通过水均衡分析探究河道硬化对傍河地下水水均衡状况造成的影响;利用MOD... 详细信息

为研究傍河地下水的水均衡状况,以及傍河水源井群补给范围受河道硬化的影响,选取张家口盆地的Y傍河地下水源地为研究对象.采用数值模拟法建立研究区地下水数值模型,通过水均衡分析探究河道硬化对傍河地下水水均衡状况造成的影响;利用MODPATH对水源井群进行质点反向示踪模拟,获得井口质点向前追踪1000 d的补给范围,对比水源井群补给范围并结合历史与近期水质数据分析河道硬化造成的影响.结果表明:①傍河地下水水均衡情况显示,主要的补给项为边界流入和降雨入渗,二者补给量分别为208.04×10^3与35.91×10^3 m^3/d,占比分别为82.88%与14.31%;主要的排泄项为边界流出与地下水开采,二者排泄量分别为152.12×10^3与95.40×10^3 m^3/d,占比分别为60.60%与38.01%.②河道硬化对傍河地下水水均衡的影响表现为河水对地下水的入渗量减少了46.79×10^3 m^3/d,入渗量减幅为86.91%,且地下水停止了对河水的排泄,补给范围地下水水位下降了2~6 m.③河道硬化对傍河水源井群补给范围的影响表现为井群1000 d的补给范围沿河流方向上减少了271 m,垂直河流的最宽距离增加了210 m,面积增加了0.77 km^2,补给区域向远离河岸的方向发生偏移.④河道硬化对傍河地下水水质影响表现为河道硬化后傍河地下水pH、总硬度、氨氮浓度等均下降,有效减少了地表水污染物的入渗,但地下水的化学环境发生改变,潜在风险增加.研究显示,河道硬化极大地阻碍了河流与地下水之间的相互作用,严重影响了傍河地下水源的补给量和补给范围,使水源井群的补给区域发生偏移,给傍河地下水水源安全带来新的潜在风险.

关键词：数值模拟傍河地下水源河道硬化水均衡分析水源井补给区

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